沈斌，黃賢榮

（1.天荒坪抽水蓄能有限責(zé)任公司培訓(xùn)部，浙江省安吉市 310012；2.南京聚瑞科技有限公司，江蘇省南京市 210061）

抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)檢修工藝流程可視化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

沈斌11，黃賢榮2

（1.天荒坪抽水蓄能有限責(zé)任公司培訓(xùn)部，浙江省安吉市 310012；2.南京聚瑞科技有限公司，江蘇省南京市 210061）

本文介紹了虛擬仿真技術(shù)首次在抽水蓄能電站檢修工藝流程可視化的應(yīng)用策略，希望能借此對(duì)抽水蓄能電站的檢修培訓(xùn)起到一定的借鑒作用。

抽水蓄能電站；檢修；工藝；流程；可視化

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)峰谷差逐漸拉大，抽水蓄能機(jī)組的靈活啟動(dòng)和事故備用對(duì)降低電網(wǎng)峰谷差、提高經(jīng)濟(jì)效益及安全穩(wěn)定性起到了舉足輕重的作用。目前，國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)大多是引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品，如ABB、西門子、阿爾斯通等大公司開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站中有著廣泛的應(yīng)用，為抽水蓄能電站實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班，少人值守”的先進(jìn)管理方式提供了良好的支持，但其檢修維護(hù)培訓(xùn)系統(tǒng)僅僅是建立在其基礎(chǔ)上的初級(jí)培訓(xùn)系統(tǒng)。抽水蓄能機(jī)組一般有停機(jī)、發(fā)電、發(fā)電調(diào)相和抽水、抽水調(diào)相等5種穩(wěn)定運(yùn)行工況，工況多，轉(zhuǎn)換復(fù)雜，僅常用的工況轉(zhuǎn)換就有十多種，電氣主設(shè)備、重要輔助設(shè)備的操作則更多，而且信息量大，控制復(fù)雜，這些是廠家自帶的培訓(xùn)系統(tǒng)無(wú)法全面仿真的。國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站正成規(guī)模地投入商業(yè)運(yùn)行，新出校門的運(yùn)檢人員也正成建制地進(jìn)入抽水蓄能生產(chǎn)運(yùn)行的重要崗位。由于上述條件的限制，運(yùn)檢人員無(wú)法得到全方位的模擬培訓(xùn)，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故處理工作不利。

計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)上建立過(guò)程仿真培訓(xùn)模型，通過(guò)模擬實(shí)際的工作環(huán)境，以進(jìn)行人機(jī)接口試驗(yàn)與培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行正常的啟動(dòng)、停止和不同工況下的事故處理的演練，以提高操作人員的技術(shù)素質(zhì)與綜合處理能力。

1 檢修工藝開發(fā)的意義

對(duì)于抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)的檢修工作，由于設(shè)備種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、涉及專業(yè)工種多，對(duì)檢修工藝以及檢修人員的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)要求較高，尤其是對(duì)于機(jī)組數(shù)量較多的電站，為了確保檢修工作的快速、高質(zhì)量完成，在專業(yè)檢修技術(shù)人員有限的情況下，檢修任務(wù)與檢修壓力較重，這也為機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行留下了潛在的事故隱患。因此，如何在較短的周期內(nèi)有效提高發(fā)電機(jī)檢修人員技術(shù)水平，保障檢修工作的順利開展，是保障抽水蓄能電站獲得長(zhǎng)期持續(xù)經(jīng)濟(jì)效益的重要條件。

天荒坪抽水蓄能電站自建成投運(yùn)以來(lái)，作為大型示范性抽水蓄能電站，先后在全國(guó)范圍內(nèi)承擔(dān)了多項(xiàng)抽水蓄能電站員工的培訓(xùn)任務(wù)，積累了大量的培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，相比其他抽水蓄能電站水輪發(fā)電機(jī)組，天荒坪抽水蓄能電站機(jī)組具有許多獨(dú)特之處，機(jī)組檢修也具有明顯的典型性，在發(fā)電機(jī)檢修工藝流程方面也積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，能夠發(fā)揮自身專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效承擔(dān)抽水蓄能電站機(jī)組檢修技術(shù)培訓(xùn)工作，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組檢修技術(shù)水平的提高，并轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力。

目前，電廠對(duì)檢修人員的培訓(xùn)長(zhǎng)期以來(lái)一直以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)和理論培訓(xùn)為主，培訓(xùn)手段主要有理論授課、實(shí)際操作講解、指導(dǎo)下的操作訓(xùn)練等，授課所使用的媒體也通常為圖紙、教科書、講義等。這種培訓(xùn)方式不僅使檢修人員受到電站檢修周期、實(shí)施培訓(xùn)的人力資源、現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)安全性等局限，而且在培訓(xùn)內(nèi)容和培訓(xùn)深度上也難以達(dá)到實(shí)際工作的要求。同時(shí)，檢修培訓(xùn)中還存在以下問(wèn)題：

（1）技術(shù)技能傳授者水平限制了職業(yè)技能人才的培養(yǎng)。

（2）技能人員理解水平和學(xué)習(xí)能力限制了人才隊(duì)伍的成長(zhǎng)擴(kuò)大。

（3）檢修工作性質(zhì)對(duì)檢修人員培訓(xùn)工作的開展造成一定制約。

（4）設(shè)備的種類繁多限制了檢修人員技術(shù)技能培訓(xùn)工作的開展。

（5）檢修人員水平參差不齊，對(duì)設(shè)備安全水平造成不利的影響。

上述不足之處在很大程度上降低了培訓(xùn)效果和效率，此外，不同的培訓(xùn)人員對(duì)抽水蓄能安全教育理解的差異，使得培訓(xùn)結(jié)果也存在一定差異，造成檢修人員對(duì)檢修工作的認(rèn)識(shí)和理解存在較大的差異，這在很大程度上限制了技術(shù)培訓(xùn)效果和效率。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展，三維仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)等表現(xiàn)技術(shù)的出現(xiàn)為抽水蓄能機(jī)組檢修工藝培訓(xùn)工作提供了一種非常有效的輔助手段，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)培訓(xùn)方式方面的存在的缺陷，極大地提高培訓(xùn)的效果和效率。

天荒坪抽水蓄能電站機(jī)組檢修工藝流程可視化系統(tǒng)開發(fā)，將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站機(jī)組檢修培訓(xùn)領(lǐng)域的空白，突出解決機(jī)組檢修知識(shí)與相關(guān)技術(shù)設(shè)備紛繁復(fù)雜、難以全面開展培訓(xùn)的問(wèn)題。系統(tǒng)的投入使用將提高檢修人員的仿真培訓(xùn)效果，提高檢修人員的綜合業(yè)務(wù)技能，大幅提高培訓(xùn)質(zhì)量和培訓(xùn)效率，最終實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

目前在建與已投運(yùn)的抽水蓄能電站，在機(jī)組檢修工藝流程、拆裝、檢修工具、注意事項(xiàng)等方面基本相似，因此，通過(guò)本項(xiàng)目的研究和開發(fā)，針對(duì)抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)檢修技術(shù)培訓(xùn)工作，利用先進(jìn)的三維動(dòng)畫技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等，結(jié)合抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)檢修技術(shù)知識(shí)及相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，研究開發(fā)發(fā)電機(jī)工藝流程可視化系統(tǒng)，對(duì)于本電站以及其他抽水蓄能電站相關(guān)人員的檢修培訓(xùn)工作，具有較強(qiáng)的通用性以及重要的推廣價(jià)值，并產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

項(xiàng)目研發(fā)完成后，通過(guò)集中培訓(xùn)與強(qiáng)大的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)等多種方式，天荒坪抽水蓄能電站培訓(xùn)中心將更加有效地避免培訓(xùn)力量薄弱的影響，彌補(bǔ)培訓(xùn)工作受時(shí)間地點(diǎn)的限制，充分發(fā)揮天荒坪抽水蓄能電站自身特長(zhǎng)和豐富經(jīng)驗(yàn)，更加高效地承擔(dān)發(fā)電機(jī)檢修工藝相關(guān)培訓(xùn)工作，提高國(guó)家電網(wǎng)公司抽水蓄能電站機(jī)組檢修技術(shù)水平，保障抽水蓄能電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 國(guó)內(nèi)外研究水平綜述

可視化系統(tǒng)開發(fā)將以數(shù)字三維虛擬仿真為主，結(jié)合各系統(tǒng)的原理、信息技術(shù)以及仿真應(yīng)用領(lǐng)域的有關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（CG）、計(jì)算機(jī)圖象學(xué)（CP）、仿真學(xué)等多種科學(xué)技術(shù)融合起來(lái)，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、與應(yīng)用有關(guān)的物理效應(yīng)設(shè)備及仿真器為工具，利用模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究的一門多學(xué)科的綜合性的技術(shù)。三維動(dòng)畫軟件在計(jì)算機(jī)中首先建立一個(gè)虛擬的世界，設(shè)計(jì)師在這個(gè)虛擬的三維世界中按照要表現(xiàn)的對(duì)象的形狀、尺寸建立模型以及場(chǎng)景，再根據(jù)要求設(shè)定模型的運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬攝影機(jī)的運(yùn)動(dòng)和其他動(dòng)畫參數(shù)，最后按要求為模型賦上特定的材質(zhì)，并打上燈光。當(dāng)這一切完成后就可以讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)算，生成最后的畫面。由于其精確性、真實(shí)性和無(wú)限的可操作性，三維動(dòng)畫技術(shù)模擬真實(shí)物體的方式使其成為一個(gè)有用的工具。

20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱VR技術(shù)，代表了多媒體技術(shù)發(fā)展的更高水平。VR技術(shù)是把計(jì)算機(jī)從善于處理數(shù)字化的單維信息改變?yōu)樯朴谔幚砣怂芨惺艿降?、在思維過(guò)程中所接觸到的、除了數(shù)字化信息之外的其他各種表現(xiàn)形式的多維化的信息空間，在定性和定量相結(jié)合、感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合的綜合集成環(huán)境，給人們逼真的體驗(yàn)；為人們探索宏觀世界和微觀世界中不便于直接觀察的事物提供了極大的便利。

三維實(shí)景系統(tǒng)具有以下典型特征：

（1）經(jīng)過(guò)透視處理模擬三維實(shí)景，沉浸感強(qiáng)，給操作者帶來(lái)身臨其境的感覺。

（2）數(shù)字全景圖像，立方體全景顯示，與球型全景相同，可以看到場(chǎng)景的任意角度。

（3）可以從各方向移動(dòng)觀看場(chǎng)景，以達(dá)到模擬和再現(xiàn)場(chǎng)景的真實(shí)環(huán)境效果。

（4）系統(tǒng)提供各種操縱功能，通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)，交互性強(qiáng)。

（5）可與培訓(xùn)知識(shí)內(nèi)容相交替，達(dá)到學(xué)習(xí)和實(shí)踐相結(jié)合的目的。

基于三維仿真技術(shù)上述典型特點(diǎn)，近年來(lái)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、教育、軍事、娛樂(lè)等諸多領(lǐng)域。在影視廣告制作方面，這項(xiàng)新技術(shù)能夠給人耳目一新的感覺，因此受到了眾多客戶的歡迎。三維動(dòng)畫可以用于廣告和電影電視劇的特效制作（如爆炸、煙霧、下雨、光效等）、特技（撞車、變形、虛幻場(chǎng)景或角色等）、廣告產(chǎn)品展示、片頭飛字等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為體驗(yàn)感強(qiáng)烈的新技術(shù)，主要用于三維游戲開發(fā)等對(duì)人機(jī)互動(dòng)有較高要求的行業(yè)領(lǐng)域中。在航空飛行行業(yè)，法國(guó)達(dá)索公司開發(fā)了一系列三維仿真虛擬互動(dòng)平臺(tái)，用于航空領(lǐng)域的系統(tǒng)開發(fā)與培訓(xùn)；在設(shè)計(jì)制造行業(yè)，三維仿真技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、設(shè)備加工、模具設(shè)計(jì)等方面，并用于復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)及工藝開發(fā)相關(guān)培訓(xùn)系統(tǒng)；在城市規(guī)劃與建筑行業(yè)，結(jié)合三維仿真與虛擬互動(dòng)技術(shù)開發(fā)完成的用于三維城市地圖、三維建筑實(shí)體漫游、三維互動(dòng)體驗(yàn)等應(yīng)用系統(tǒng)也非常多；此外，在文化、游戲等產(chǎn)業(yè)內(nèi)，三維仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到了多方面的應(yīng)用。

然而，在水電站及抽水蓄能電站工程領(lǐng)域內(nèi)，由于專業(yè)性強(qiáng)、專業(yè)知識(shí)要求較廣、設(shè)備種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，仿真技術(shù)與抽水蓄能機(jī)組檢修技術(shù)培訓(xùn)一直沒(méi)有得到成功有效的結(jié)合應(yīng)用，目前水電站及抽水蓄能電站相關(guān)發(fā)電領(lǐng)域中，已開發(fā)完成的三維仿真展示培訓(xùn)系統(tǒng)相對(duì)較少，尚處于初步階段，對(duì)于抽水蓄能發(fā)電機(jī)工藝流程，具有三維仿真與互動(dòng)操作培訓(xùn)功能的應(yīng)用系統(tǒng)還未見。

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家水電及抽水蓄能開發(fā)熱潮多集中在20世紀(jì)中后期，計(jì)算機(jī)及仿真技術(shù)尚未發(fā)展成熟。目前，隨著計(jì)算機(jī)及仿真技術(shù)的日益成熟，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家水電及抽水蓄能的開發(fā)已基本進(jìn)入尾聲，其行業(yè)技術(shù)水平相對(duì)較落后，仿真技術(shù)未得到有效的應(yīng)用。國(guó)外其他國(guó)家抽水蓄能電站建設(shè)管理水平相對(duì)國(guó)內(nèi)較為滯后，大型抽水蓄能電站建設(shè)較少，將三維仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與行業(yè)技術(shù)相結(jié)合的抽水蓄能電站機(jī)組檢修仿真系統(tǒng)極少。國(guó)內(nèi)將三維動(dòng)畫仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與抽水蓄能電站機(jī)組檢修知識(shí)技術(shù)相結(jié)合形成的發(fā)電機(jī)工藝流程仿真系統(tǒng)尚無(wú)公開報(bào)道。

3 項(xiàng)目的理論和實(shí)踐依據(jù)

發(fā)電機(jī)檢修工藝流程可視化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)，在三維數(shù)值算法的基礎(chǔ)上，采用點(diǎn)、線、面組合構(gòu)成空間實(shí)體的基本形狀，同時(shí)采用RGB等圖形算法模擬顏色，形成具有色彩視覺的實(shí)體造型。此外，考慮光線明暗度等因素，綜合發(fā)展而成的采用多項(xiàng)先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)值計(jì)算技術(shù)、圖形圖像原理的專門技術(shù)。此外，利用實(shí)體的三維坐標(biāo)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換、實(shí)時(shí)渲染、物理特性模擬等方法與技術(shù)，允許用戶在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)操作，得到與現(xiàn)實(shí)情況幾乎一致的互動(dòng)操作體驗(yàn)。

本項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容是將抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)檢修工藝相關(guān)專業(yè)知識(shí)技術(shù)，與上述先進(jìn)的三維仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，綜合開發(fā)完成的具有直觀、高效、趣味性強(qiáng)的發(fā)電機(jī)工藝技術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將實(shí)際機(jī)組檢修過(guò)程、要點(diǎn)、工藝等通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行真實(shí)的三維仿真動(dòng)畫方式再現(xiàn)，并開發(fā)三維虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，開發(fā)機(jī)組檢修工藝流程互動(dòng)操作實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)員與計(jì)算機(jī)的交互，并在交互操作中對(duì)各設(shè)備的檢修工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)演示講解。同時(shí)，針對(duì)機(jī)組檢修工藝培訓(xùn)工作，開發(fā)輔助培訓(xùn)與管理功能，使學(xué)員能夠直觀、清晰、全面地掌握機(jī)組檢修相關(guān)知識(shí)與技術(shù)。

項(xiàng)目研究的關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面：

（1）發(fā)電機(jī)檢修工藝流程的三維仿真動(dòng)畫開發(fā)中：建模與精模的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換、三維實(shí)體模型比例尺控制、模型光影烘焙貼圖技術(shù)、三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、三維復(fù)雜曲面構(gòu)造方法等，需要在項(xiàng)目制作前，根據(jù)實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行研究與制作控制。

（2）發(fā)電機(jī)檢修工藝流程的三維虛擬互動(dòng)實(shí)訓(xùn)開發(fā)中：基于設(shè)備連接關(guān)系的虛擬場(chǎng)景組織、實(shí)時(shí)LOD動(dòng)態(tài)加載算法、碰撞檢測(cè)加速優(yōu)化算法、不同視距的透視化算法、實(shí)時(shí)路徑的自動(dòng)分析演算算法等技術(shù)關(guān)鍵，均需要本項(xiàng)目中針對(duì)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行研究及應(yīng)用。

（3）系統(tǒng)集成開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)：三維虛擬互動(dòng)環(huán)境與數(shù)據(jù)庫(kù)管理的通用數(shù)據(jù)交換接口標(biāo)準(zhǔn)制定與開發(fā)、發(fā)電機(jī)檢修工藝資料文檔集成環(huán)境與管理、系統(tǒng)整體性能優(yōu)化算法與控制等。

（4）此外，發(fā)電機(jī)檢修工藝與三維仿真技術(shù)的展現(xiàn)策劃也是決定項(xiàng)目研發(fā)的重要因素。

4 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案

項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容主要包括發(fā)電機(jī)檢修工藝流程三維仿真動(dòng)畫演示、發(fā)電機(jī)檢修工藝流程三維仿真互動(dòng)操作實(shí)訓(xùn)、發(fā)電機(jī)工藝流程資料學(xué)習(xí)模塊開發(fā)以及具有強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)支持功能的發(fā)電機(jī)檢修工藝流程集成系統(tǒng)。

4.1 發(fā)電機(jī)檢修工藝流程三維仿真動(dòng)畫演示

運(yùn)用三維動(dòng)畫等計(jì)算機(jī)技術(shù)，依據(jù)天荒坪抽水蓄能電站檢修工藝卡、現(xiàn)場(chǎng)檢修實(shí)際情況以及相關(guān)專業(yè)知識(shí)，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙和照片，建立檢修仿真演示培訓(xùn)平臺(tái)，采用直觀、生動(dòng)、趣味的三維仿真動(dòng)畫演示方式，全面、完整地展示檢修設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、檢修工藝以及檢修工具結(jié)構(gòu)及使用方法等培訓(xùn)內(nèi)容。

依據(jù)檢修作業(yè)指導(dǎo)書整體工作流程，采用三維動(dòng)畫等表現(xiàn)方式，直觀展示設(shè)備檢修作業(yè)（包括修前準(zhǔn)備、安全措施檢查、工作交底、檢修工藝等）全過(guò)程，讓學(xué)員更好地了解和掌握設(shè)備檢修作業(yè)整體工序工藝。通常，工藝卡為表格形式，采用文字描述工作步驟、操作內(nèi)容及注意事項(xiàng)，這些工藝流程的文字描述很繁瑣，不直觀，若沒(méi)有一定維修經(jīng)驗(yàn)很難理解。本項(xiàng)目就是要把這種抽象、不具體的工作流程數(shù)字化，使每個(gè)工序步驟的教學(xué)內(nèi)容更形象化，便于學(xué)員吸收掌握所學(xué)內(nèi)容，項(xiàng)目具體實(shí)施方案如圖1、圖2所示。

圖1 檢修流程圖

圖2 檢修工藝流程圖

以天荒坪電廠的球閥樞軸密封更換工藝卡為例，由修前準(zhǔn)備、檢修工具、安全措施檢查、工作交底、工藝流程五大部分80多個(gè)步驟組成，修前準(zhǔn)備主要是說(shuō)明本次維修工作的備品備件、檢修材料及檢修工具的準(zhǔn)備工作，由于這些工具材料均有實(shí)物，考慮采用實(shí)物拍攝方法，用網(wǎng)頁(yè)頁(yè)面交互展示，材料、工具條目與實(shí)物照片一一對(duì)應(yīng)，學(xué)員通過(guò)點(diǎn)擊菜單條目獲得實(shí)物照片來(lái)認(rèn)識(shí)材料及工具，效果如圖3所示。

圖3 設(shè)備對(duì)照?qǐng)D

安全措施檢查是檢修前的開關(guān)設(shè)備啟停準(zhǔn)備工作，是為維修工作做準(zhǔn)備的，每個(gè)開關(guān)的編號(hào)、操作均不能有誤。目前的安全檢查工序全是文字及編號(hào)說(shuō)明的設(shè)備開閉流程有30條,不便于識(shí)別和找尋，即便是比較熟悉維修工作的員工也未必能憑借文字標(biāo)注快速找到設(shè)備開關(guān)，應(yīng)考慮采用實(shí)物照片結(jié)合字幕來(lái)描述開關(guān)設(shè)備，并結(jié)合導(dǎo)航圖標(biāo)示設(shè)備開關(guān)的位置，這種圖文對(duì)照的方式便于維修人員快速認(rèn)識(shí)、找到相應(yīng)的設(shè)備開關(guān)，如圖4所示。

工作交底主要為表格，內(nèi)容有工作要求、工作內(nèi)容、危險(xiǎn)點(diǎn)、防范措施及人員分工等一類注意事項(xiàng)（見圖5）。

工藝流程是本教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)，是檢修工作的具體實(shí)施步驟。這部分內(nèi)容應(yīng)考慮采用動(dòng)畫技術(shù)來(lái)模擬設(shè)備的每步拆裝工序，用三維技術(shù)來(lái)展示設(shè)備構(gòu)造。

圖4 設(shè)備對(duì)照?qǐng)D

圖5 工作交底圖

在檢修工藝卡中，有相當(dāng)多的注意事項(xiàng)，這些注意事項(xiàng)有些僅是一些口頭性的操作描述，如球閥樞軸密封更換流程中提到的“涂抹黃油，觀察縫隙，擦出灰層、注意軸頸碰撞卡死”等注釋性文字，教學(xué)系統(tǒng)中對(duì)于一些難于表現(xiàn)的注釋畫面可采用語(yǔ)音解說(shuō)，合成特效、位置標(biāo)示、字幕等后期方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.2 發(fā)電機(jī)檢修工藝流程三維仿真互動(dòng)操作實(shí)訓(xùn)

依據(jù)天荒坪抽水蓄能電站檢修作業(yè)要求，運(yùn)用三維虛擬互動(dòng)技術(shù)，建立三維虛擬互動(dòng)模擬演練檢修培訓(xùn)平臺(tái)，提供可交互的操作方式。操作人員可以在虛擬環(huán)境中手動(dòng)拆卸、安裝檢修設(shè)備各部件，達(dá)到對(duì)電站檢修作業(yè)的仿真練習(xí)目的，加深操作人員對(duì)檢修流程及工藝的詳細(xì)了解和掌握。同時(shí)，操作人員可以手動(dòng)操作查看檢修設(shè)備的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，了解和掌握設(shè)備部件名稱、屬性參數(shù)等信息。

在對(duì)水泵水輪機(jī)組中某一具體設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，需對(duì)當(dāng)前檢修設(shè)備的部件進(jìn)行拆卸和安裝操作。為讓學(xué)員更好地了解、掌握設(shè)備檢修時(shí)，其具體部件的詳細(xì)拆卸、安裝工藝流程，在三維虛擬仿真檢修環(huán)境中，通過(guò)人機(jī)互動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前檢修設(shè)備部件拆卸、安裝過(guò)程的模擬演練。

5 預(yù)期目標(biāo)和成果形式

通過(guò)本系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)員可以了解抽水蓄能電站機(jī)組檢修的基本知識(shí)，理解和掌握抽水蓄能電站檢修設(shè)備的結(jié)構(gòu)布置、組成和工作原理，同時(shí)深入了解和掌握抽水蓄能電站中機(jī)組設(shè)備檢修的詳細(xì)工序工藝及相關(guān)注意事項(xiàng)，在最短周期內(nèi)、最大程度地掌握抽水蓄能電站機(jī)組的檢修相關(guān)知識(shí)技能。

針對(duì)天荒坪抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)各設(shè)備的檢修技術(shù)，開發(fā)完成直觀、全面、功能強(qiáng)大的“發(fā)電機(jī)工藝流程可視化系統(tǒng)”，在抽水蓄能電站機(jī)組檢修三維仿真培訓(xùn)方面填補(bǔ)空白,以使本項(xiàng)目成果能夠有效的擴(kuò)展與轉(zhuǎn)移。

[1] 楊仕平.嵌入式實(shí)時(shí)軟件可視化開發(fā)方法.系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2003，（1）.

[2] 李效旭.水輪發(fā)電機(jī)組檢修三維仿真研究.中國(guó)水電設(shè)備技術(shù)討論會(huì)論文集，2011.

[3] 陳紅專.水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障分析及維護(hù).中國(guó)科技博覽，2013，（27）.

沈 斌（1977—），男，本科，工程師，主要研究方向：抽水蓄能技術(shù)管理。E-mail:thp7@sohu.com

黃賢榮（1981—）男，研究生，高級(jí)工程師，主要研究方向：三維技術(shù)研究和開發(fā)。

The Realization of Visualization System for Generator Maintenance Technology Process of Pumped Storage Power Plant

SHEN Bin, HUANG Xuanrong
(Tianhuangping Pumped Storage Limited Liability Company training department, Anji 310012,China;2.Nanjing Jurui science and technology Ltd.,Nanjing 210061,China)

This essay describes the strategy of the application of the virtual simulation technology in maintenance technology process of pumped storage power plant, hopefully this can be a role model in the maintenance training of pumped storage power plant.

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